DE19961129B4 - Flusssensor eines thermischen Typs - Google Patents

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Abstract

Ein Thermo-Typ Flusssensor mit einer hohen Erfassungsempfindlichkeit und Zuverlässigkeit, bei dem ein Temperaturmesswiderstand auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird, umfasst ein plattenartiges Substrat (1), einen Abschnitt mit einer niedrigen Wärmekapazität, der auf einer Oberfläche des Substrats (1) gebildet ist, ein Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) und einen Temperaturmesswiderstand (14), die auf dem Abschnitt (11) mit niedriger Wärmekapazität angeordnet sind und die jeweils aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm gebildet sind, und eine Steuerschaltung (50) zum Anlegen einer konstanten Spannung (Vcc) an den Temperaturmesswiderstand (14), während ein Erwärmungsstrom (i) an das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) geführt wird, um dadurch ein Flussraten-Messsignal auszugeben, das auf Grundlage des Erwärmungsstroms (i) abgeleitet ist. Das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) und der Temperaturmesswiderstand (14) sind im wesentlichen in einer ebenen Anordnung entlang einer Richtung angeordnet, in der eine Flüssigkeit, die für eine Messung vorgesehen ist, fließt. Der Temperaturmesswiderstand (14) ist innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters (4) an einer Stelle stromaufwärts von einer Spitzenposition einer Temperaturverteilung angeordnet, die in der Flussrichtung des Fluids unter der Wirkung einer Wärme, die von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) erzeugt wird, auftritt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Flusssensor eines thermischen Typs zum Messen einer Fluss- bzw. Strömungsrate, zum Beispiel einer Ansaugluft in einer Brennkraftmaschine. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Flusssensor des thermischen Typs (Thermo-Typs) zum Messen einer Flussrate (oder Flussgeschwindigkeit) einer Flüssigkeit durch vorteilhaftes Ausnutzen eines Phänomens einer Wärmeübertragung (eines Wärmetransfers) von einem Wärmeerzeugungselement (oder einem Teil, das von dem Wärmeerzeugungselement erwärmt wird) an die Flüssigkeit, wobei dieser Sensor eine verbesserte Erfassungsempfindlichkeit und eine verbesserte Zuverlässigkeit sicherstellen kann.
  • Beschreibung des verwandten Sachstands
  • Zum besseren Verständnis des der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Konzeptes werden zunächst herkömmliche Flusssensoren des Thermo-Typs, die bislang bekannt waren, unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. 18 zeigt eine Aufsicht einer Flussraten-Erfassungseinrichtung 18 des Brücken-Typs, die in einem herkömmlichen Flusssensor des Thermo-Typs verwendet wird, zum Beispiel in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7659/1993, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18 in einem Zustand gezeigt ist, bei dem ein Schutzfilm 3 entfernt ist und 19 einen Seitenaufriss davon entlang der Schnittlinie X-X in 18 zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf die 18 und 19 ist ein plattenartiges Substrat 1 aus einem Siliciumhalbleitermaterial gebildet.
  • Der Flusssensor des Thermo-Typs besteht ferner aus einem Halterungs- oder Basisfilm 2 und dem Schutzfilm 3, die jeweils aus einem isolierenden Siliciumnitridmaterial gebildet sind, welches über eine gesamte obere Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht ist. Ein Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4, das auf dem Basisfilm 2 aufgebracht ist, ist aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm, beispielsweise Permalloy, Platin oder dergleichen, gebildet. In diesem Zusammenhang bedeutet der Ausdruck "wärmeempfindlicher Widerstandsfilm" einen widerstandsbehafteten Film, der aus einem Material gebildet ist, dessen Widerstandswert eine Temperaturabhängigkeit aufweist.
  • Die Temperaturmesswiderstandsmuster 5 und 6, die ebenfalls auf dem Basisfilm 2 aufgebracht sind, sind jeweils aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm gebildet, der ähnlich wie das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 ist. Die Temperaturmesswiderstandsmuster 5 und 6 sind jeweils auf beiden Seiten des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 auf einer gleichen Ebene wie die letzteren aufgebracht. Insbesondere sind die Temperaturmesswiderstandsmuster 5 und 6 in einem planaren Feld in einer Fluidflussrichtung (mit einem Pfeil G in 18 angezeigt) nebeneinander angeordnet, wobei das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 dazwischen angeordnet ist.
  • Ein Referenzwiderstandsmuster 7, welches ebenfalls auf dem Basisfilm 2 angeordnet ist, ist aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm gebildet, der ähnlich wie die voranstehend erwähnten Muster ist und auf der gleichen Ebene wie das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 und die Temperaturmesswiderstandsmuster 5 und 6 aufgebracht oder angeordnet ist.
  • Das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4, die Temperaturmesswiderstandsmuster 5 und 6 und das Referenzwiderstandsmuster 7 sind in einer Steuerschaltung eines Thermo-Typ Flusssensors in der Weise eingebaut, die in diesem technischen Gebiet altbekannt ist, obwohl eine Darstellung davon weggelassen ist.
  • Insbesondere bildet das Referenzwiderstandsmuster 7 eine Brückenschaltung durch eine Zusammenwirkung mit den Temperaturmesswiderstandsmustern 5 und 6, wobei eine konstante Spannung über die Brückenschaltung von der Steuerschaltung angelegt wird. Andererseits wird ein Erwärmungsstrom an das Wärmeerzeugungswiderstandsmuster 4 von der Steuerschaltung geführt, wodurch eine Spannung, die sich über dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 bildet und dem Erwärmungsstrom entspricht, als ein Flussraten-Messsignal ausgegeben wird.
  • Ein Paar Öffnungen 8 sind in der Nähe des Felds oder des Bereichs des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 und der Temperaturmesswiderstandsmuster 5 und 6 an stromaufwärts und stromabwärts liegenden Seiten davon gebildet, wobei das Paar Öffnungen miteinander über einen Luftraum 9 in Verbindung stehen.
  • Der Luftraum 9 wird gebildet, indem das Siliciumhalbleitermaterial durch die Öffnungen 9 durch Verwendung eines Flüssigphasen-Ätzmittels, welches keinerlei ungünstigen Einfluss auf den Siliciumnitridfilm ausübt, teilweise entfernt wird.
  • In dieser Weise bildet das Feld, das aus dem Wärmeerzeugungswiderstandsmuster 4 und den Temperaturmesswiderstandsmustern 5 und 6 besteht, einen Brückenabschnitt 11 (einen Abschnitt mit einer niedrigen Wärmekapazität).
  • Nachstehend betrifft die Beschreibung den Betrieb des herkömmlichen Thermo-Typ Flusssensors, bei dem die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18, die in den 18 und 19 gezeigt ist, verwendet wird.
  • Der Erwärmungsstrom, der an das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 von der Steuerschaltung (nicht gezeigt) zugeführt wird, wird so gesteuert, dass das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden kann, die zum Beispiel um 200°C höher als die Temperatur des plattenartigen Substrats 1 ist, die von dem Referenzwiderstandsmuster 7 erfasst wird.
  • Die Wärme, die von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 erzeugt wird, wird an die Temperaturmesswiderstandsmuster 5 und 6 mit Hilfe des Basisfilms 2 und des Schutzfilms 3 und/oder einem oder mehreren wärmeempfindlichen Widerstandsfilmen, soweit vorhanden, übertragen (transferiert).
  • In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass sich die Temperaturmesswiderstandsmuster 5 und 6 an jeweiligen Positionen symmetrisch zueinander bezüglich des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 befinden. Solange kein Fluidfluss existiert, wird sich dementsprechend kein Unterschied in dem Widerstandswert zwischen den Temperaturmesswiderstandsmustern 5 und 6 ergeben.
  • Wenn im Gegensatz dazu eine Fluidströmung, beispielsweise eine Luftströmung, auf den Temperaturmesswiderstandsmustern 5 und 6 und entlang davon existiert, wird das Temperaturmesswiderstandsmuster, das auf der stromaufwärts liegenden Seite, gesehen in der Fluidflussrichtung, angeordnet ist, von der Luft gekühlt, wohingegen das Temperaturmesswiderstandsmuster, welches auf der stromabwärts liegenden Seite angeordnet ist, nicht im gleichen Ausmaß wie das Temperaturmesswiderstandsmuster, welches auf der stromaufwärts liegenden Seite positioniert ist, gekühlt, weil das stromabwärts liegende Temperaturmesswiderstandsmuster für den Einfluss von Wärme, das von dem Wärmeerzeugungswiderstandsmuster 4 an die Luft übertragen wird, im Vergleich mit dem stromaufwärts liegenden Temperaturmesswiderstandsmuster weniger empfänglich ist.
  • Zum Beispiel sei angenommen, dass die Luftströmung in der Richtung stattfindet, die mit dem Pfeil G in den 18 und 19 angezeigt ist. Dann wird die Temperatur des stromaufwärts liegenden Temperaturmesswiderstandsmusters niedriger als diejenige des stromabwärts liegenden Temperaturmesswiderstandsmusters 6. Im allgemeinen steigt die Differenz in dem Widerstandswert zwischen den Temperaturmesswiderstandsmustern 5 und 6 an, wenn die Flussgeschwindigkeit oder Flussrate des Fluids (der Luft) hoch wird.
  • Durch Erfassen der Widerstandswerte der Temperaturmesswiderstandsmuster 5 bzw. 6 ist es somit möglich, die Flussgeschwindigkeit oder die Flussrate der Luft zu messen.
  • Eine derartige Messung der Flussrate kann genauso ausgeführt werden, selbst für den Fall, dass die Luft in der entgegengesetzten Richtung zu derjenigen fließt, die mit dem Pfeil G angedeutet ist, weil die Temperatur des Temperaturmesswiderstandsmusters 6 niedriger als diejenige des Temperaturmesswiderstandsmusters 5 wird. Abgesehen davon kann mit der Anordnung des Wärmeerzeugungswiderstandsmusters 4 und der Temperaturmesswiderstandsmuster 5 und 6 die Fluidflussrichtung ebenfalls erfasst werden.
  • Die voranstehende Beschreibung wurde für die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18 durchgeführt, die den Brückenabschnitt 11 als den Abschnitt mit einer niedrigen Wärmekapazität umfasst. Es sei jedoch erwähnt, dass eine große Vielzahl von Flussraten-Erfassungseinrichtungen ebenfalls vorgeschlagen worden sind, bei denen zum Beispiel eine Membran für den Abschnitt mit der niedrigen Wärmekapazität verwendet wird.
  • 20 ist eine Aufsicht, die eine Membran-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18a zeigt, die in einem herkömmlichen Thermo-Typ Flusssensor verwendet wird, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18a in einem Zustand gezeigt ist, bei dem ein Schutzfilm entfernt ist, und 21 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht von dieser entlang einer Schnittlinie Y-Y in 20 ist. In den 20 und 21 sind Komponenten, die die gleichen oder äquivalente wie diejenigen sind, die voranstehend unter Bezugnahme auf 18 und 19 erwähnt sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine ausführliche Beschreibung davon wird weggelassen.
  • Wie sich den 20 und 21 entnehmen lässt, weist das plattenartige Substrat 1 einen Hohlraum 12 auf, der gebildet wird, indem das Material des plattenartigen Substrats 1 durch einen Ätzprozess von der Seite, die der Oberfläche des plattenartigen Substrats 1 gegenüberliegt, auf der der Basisfilm 2 aufgebracht ist, teilweise entfernt wird.
  • Somit arbeiten der Basisfilm 2 und der Schutzfilm 3, zwischen denen das Wärmeerzeugungswiderstandsmuster 4 und die Temperaturmesswiderstandsmuster 5 und 6 eingebettet sind, zusammen, um eine Membran 13 zu bilden, wie sich der 21 deutlich entnehmen lässt.
  • Nebenbei sollte erwähnt werden, dass die Membran-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18a, die in den 20 und 21 gezeigt ist, eine höhere mechanische Festigkeit im Vergleich mit der Brücken-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18, die voranstehend unter Bezugnahme auf die 18 und 19 beschrieben wurde, sicherstellen kann.
  • Somit eignet sich die Membran-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18a zur Verwendung unter ungünstigen Umgebungsbedingungen, so wie sie bei der Erfassung der Ansaugluft-Flussrate in einem Motor für ein Kraftfahrzeug angetroffen werden. Überdies ist in der Membran-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18a das Prinzip zum Erfassen der Flussrate (oder der Flussgeschwindigkeit) der Luft im wesentlichen das gleiche wie dasjenige, das in der voranstehend erwähnten Brücken-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18 verwendet wird.
  • Als ein weiterer Thermo-Typ Flusssensor, der bislang bekannt war, kann ein Flusssensor des indirekten Erwärmungstyps erwähnt werden, bei dem ein Wärmemesselement gesehen in der Fluidflussrichtung an einer stromaufwärts liegenden Position angeordnet ist, wobei ein Erwärmungselement an einer stromabwärts liegenden Position angeordnet ist, um verbesserte Ausgangscharakteristiken zu realisieren, die eine hohe Linearität als Funktion der Flussgeschwindigkeit aufweisen, wie zum Beispiel in der japanischen nicht geprüften Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 17-4600/1995 (JP-A-7-174600) offenbart ist.
  • Von den Thermo-Typ Flusssensoren, die voranstehend erwähnt wurden, kann der Thermo-Typ Flusssensor, der die Brücken-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18 (in den 18 und 19 gezeigt) beinhaltet, keine ausreichende hohe mechanische Festigkeit im Vergleich mit dem Thermo-Typ Flusssensor, bei dem die Membran-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18a (in den 20 und 21 gezeigt) verwendet wird, sicherstellen, weil das Gebiet, über das der Brückenabschnitt 11 physikalisch von dem plattenartigen Substrat 1 gehaltert wird, für den Fall der Brücken-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18 kleiner ist.
  • Um demzufolge eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit in der Brücken-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18 zu realisieren, wird gefordert, dass die Filmdicke des Brückenabschnitts 11 insgesamt zunimmt oder das Gebiet, über dem der Brückenabschnitt 11 in einen Kontakt mit dem plattenartigen Substrat 1 gebracht wird, zunimmt. In diesem Fall wird jedoch die Gesamtgröße des Thermo-Typ Flusssensors nachteilig zunehmen.
  • Andererseits ist der Thermo-Typ Flusssensor, bei dem die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18a verwendet wird, in der Tat bezüglich der mechanischen Festigkeit vorteilhaft, im Vergleich mit dem Flusssensor mit der Brücken-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18. Für den Fall des ersteren wird jedoch die Membran 13 in einen Kontakt mit dem plattenartigen Substrat 1 entlang des gesamten Umfangs der Membran 13 gebracht. Demzufolge wird eine erhöhte Wärmemenge, die von dem Wärmeerzeugungswiderstandsmuster 4 erzeugt wird, an das plattenartige Substrat 1 mit Hilfe der Membran 13 übertragen, was zu einer Verschlechterung der Flussraten-Erfassungsempfindlichkeit des Thermo-Typ Flusssensors führt, wodurch sich ein Problem ergibt.
  • Es sei ferner darauf hingewiesen, dass es in der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18a, in die die Membran 13 eingebaut ist, die mit dem plattenartigen Substrat 1 über den gesamten Umfang der Membran kontaktiert ist, schwierig ist, das Gebiet des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 zu vergrößern, was bedeutet, dass die Wärmetransferrate nicht vergrößert werden kann, wodurch sich ein Problem ergibt, dass die Flussraten-Erfassungsempfindlichkeit gering ist.
  • Gewiss kann die Erfassungsempfindlichkeit der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18a gegenüber einer Degradierung zu einem gewissen Ausmaß durch Bilden der Membran 13 so groß und dünn wie möglich geschützt werden. In diesem Fall wird jedoch die Festigkeit der Membran 13 gering, was bei praktischen Anwendungen ein Problem darstellt.
  • Überdies ist bei der Messung, zum Beispiel der Ansaugluft-Strömungsrate in einer Brennkraftmaschine, ein Antistaub-Filter gewöhnlicherweise an einer Position stromaufwärts von dem Thermo-Typ Flusssensor angeordnet. Jedoch können feine Staubpartikel und Feuchtigkeit durch den Filter geführt werden, so dass sie auf der Flussraten-Erfassungseinrichtung abgelagert werden, wie Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet bekannt ist.
  • Eine Ablagerung des Staubs und der Feuchtigkeit, die voranstehend erwähnt wurden, wird natürlich von einer Verunreinigung der Flussraten-Erfassungseinrichtung begleitet, was in der Wärmetransfercharakteristik zwischen der Flussraten-Erfassungseinrichtung und der Luftströmung eine größere oder kleinere Variation oder Änderung verursachen wird, wobei als Folge davon eine Drift (eine Verschiebung) in unerwünschter Weise in den Flussraten-Erfassungscharakteristiken auftreten kann.
  • Unter diesen Umständen ist es bislang ebenfalls bekannt, die Drift der Flussraten-Erfassungscharakteristiken des Sensors durch Verbrennen der Staubpartikel während einer Vergasung der Feuchtigkeit durch Erhöhen der Temperatur der Flussraten- Erfassungseinrichtung zu unterdrücken, um die Verunreinigung der Flussraten-Erfassungseinrichtung zu handhaben.
  • Weil die Umgebungstemperatur des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 kleiner wird, wenn der Abstand von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 zunimmt, und wenn der Temperaturmesswiderstand auf der stromaufwärts liegenden Seite des Erwärmungselements hinsichtlich einer Verbesserung der Erfassungsempfindlichkeit angeordnet ist, wie in der japanischen nicht geprüften Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 174600/1995 offenbart, dann können jedoch der Staub und die Feuchtigkeit, die auf dem Temperaturmesswiderstand abgelagert werden, nicht entfernt werden, weil die Temperatur des Temperaturmesswiderstands geringer als diejenige des Erwärmungselements ist. Somit wird eine Verschlechterung bei dem Antiverunreinigungsverhalten des Flusssensors beteiligt sein.
  • Wenn andererseits die Temperatur des Temperaturmesswiderstands hoch eingestellt wird, indem die Temperatur des Erwärmungselements hoch eingestellt wird, um die Flussraten-Erfassungseinrichtung vor einer Verschlechterung des Antiverunreinigungsverhaltens zu schützen, kann die Membran 13 möglicherweise unter dem ungünstigen Einfluss der Wärme beeinträchtigt oder beschädigt werden, weil die Temperatur des Erwärmungselements, welches auf der stromabwärts liegenden Seite des Temperaturmesswiderstands angeordnet ist, besonders hoch eingestellt werden muss, wenn die Flussrate hoch ist, wodurch somit die Verschlechterung der Zuverlässigkeit des Betriebs des Thermo-Typ Flusssensors verursacht wird.
  • Insbesondere wenn man annimmt, dass die Temperatur des Erwärmungselements auf einen vorgegebenen Pegel eingestellt wird, der die Verunreinigung verhindern kann, dann ist insbesondere die Temperatur des Temperaturmesswiderstands notwendigerweise niedriger als dieser vorgegebene Pegel, mit der Folge, dass eine Verunreinigung des Temperaturmesswiderstands auftreten wird. Wenn andererseits die Temperatur des Temperaturmesswiderstands auf den voranstehend erwähnten vorgegebenen Pegel gesetzt wird, dann muss die Temperatur des Erwärmungselements höher als der voranstehend erwähnte Pegel eingestellt werden, was eine Beschädigung der Membran mit sich bringen wird.
  • Es sei ferner darauf hingewiesen, dass für den Fall, bei dem der Thermo-Typ Flusssensor als ein Ansaugluft-Flusssensor in einer Brennkraftmaschine an Bord eines Fahrzeugs zum Durchführen der Kraftstoffsteuerung verwendet wird, eine Summe der Flussrate in der umgekehrten Flussrichtung und diejenige in der Vorwärtsflussrichtung als die Ansaugluft-Flussrate in einem Zustand erfasst werden wird, bei dem ein pulsierendes Flussphänomen begleitet von dem umgekehrten Fluss der Ansaugluft in einem Betriebsbereich stattfindet, indem der Drosselöffnungsgrad groß eingestellt ist (bekannt als der Ventilüberlappungs-Betriebsbereich). Somit kann der Flussraten-Erfassungsfehler, der zweimal so groß wie die Flussrate in der umgekehrten Richtung ist, auftreten.
  • Wie sich der voranstehenden Beschreibung entnehmen lässt, weist der herkömmliche Thermo-Typ Flusssensor, bei dem die Brücken-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18 verwendet wird, ein Problem dahingehend auf, dass eine ausreichende Festigkeit nicht sichergestellt werden kann, weil das Gebiet, über das der Brückenabschnitt 11 auf dem plattenartigen Substrat gehaltert wird, klein ist.
  • Andererseits ist der bislang bekannt Thermo-Typ Flusssensor, bei dem die Membran-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung 18a verwendet wird, dahingehend nachteilig, dass die Membran 13 mit dem plattenartigen Substrat 1 entlang des gesamten Umfangsabschnitts in Kontakt ist, der an das plattenartige Substrat 1 von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 mit Hilfe der Membran 13 geleitete Wärmebetrag groß ist und dass ein Versuch zum Erhöhen des Gebiets des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 bei der praktischen Anwendung von Schwierigkeiten begleitet wird, wobei infolgedessen eine Erfassungsempfindlichkeit mit einer hohen Flussrate nicht realisiert werden kann.
  • Wenn der Temperaturmesswiderstand auf der stromaufwärts liegenden Seite des Erwärmungselements (des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters) angeordnet ist, wie in der japanischen nicht geprüften Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 174600/1995 offenbart, kann ferner der Staub und die Feuchtigkeit, die auf dem Temperaturmesswiderstand abgelagert werden, nicht entfernt werden, weil die Temperatur des Temperaturmesswiderstands niedriger als die Temperatur des Erwärmungselements ist. Somit ergibt sich eine Verschlechterung des Antiverunreinigungsverhaltens, was ein Problem ergibt.
  • Im Zusammenhang mit dem voranstehend eben erwähnten Flusssensor sei ferner darauf hingewiesen, dass dann, wenn die Temperatur des Temperaturmesswiderstands auf einen hohen Pegel mit der Absicht eingestellt wird, das Antiverunreinigungsverhalten gegenüber einer Verschlechterung zu schützen, die Temperatur des stromabwärts von dem Temperaturmesswiderstand angeordneten Erwärmungselements übermäßig hoch wird, was ein anderes Problem zur Folge hat, nämlich dass die thermische Zuverlässigkeit verringert wird.
  • Ferner wird darauf hingewiesen, dass für den Fall, bei dem die herkömmliche Flussraten-Erfassungseinrichtung in dem Ansaugluft-Flusssensor für die in einem Fahrzeug eingebaute Brennkraftmaschine verwendet wird, die Flussrate in der umgekehrten Flussrichtung auf das Auftreten des pulsierenden Flussphänomens hin intakt als diejenige in der Vorwärtsflussrichtung erfasst wird. Somit kann ein Flussraten-Erfassungsfehler, der im wesentlichen zweimal so groß wie die umgekehrte Flussrate ist, auftreten, was ein weiteres Problem ist.
  • Ferner ist ein Flusssensor bekannt aus US 5,763,775 , bei dem ein erster und zweiter Temperatursensor jeweils auf einem Dünnfilmheizelement gebildet ist. Zu diesem Zweck wird auf die Oberfläche der Dünnfilmheizelemente ein isolierender Film aufgebracht und anschließend durch einen Beschichtungs- und Ätzprozess Dünnfilmtemperatursensoren darauf aufgebracht.
  • Ferner ist ein thermischer Sensor/Aktuator bekannt aus DE 44 18 207 C1 , bei dem ein Heizer benachbart zu einem ersten Sensor angeordnet ist, wobei der erste Sensor die vom Massenfluss abhängige Temperaturabnahme des Heizers misst und damit den Betrag des Massenflusses bestimmt.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Angesichts des voranstehend beschriebenen Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Thermo-Typ Flusssensor bereitzustellen, mit dem die verschiedenen Probleme der herkömmlichen Thermo-Typ Flusssensoren in zufriedenstellender Weise gelöst werden können und der eine verbesserte Erfassungsempfindlichkeit und eine verbesserte Zuverlässigkeit sicherstellen kann.
  • Angesichts der obigen und anderen Aufgaben, die mit Fortschreiten der Beschreibung ersichtlich werden, lehrt die vorliegende Erfindung, dass in dem Thermo-Typ Flusssensor, in dem eine Membran-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung verwendet wird, ein Temperaturmesswiderstand innerhalb eines Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters an einer Position stromaufwärts einer Spitzenposition einer Temperaturverteilung, die sich in einer Flussrichtung einer Flüssigkeit unter der Wirkung einer Wärmeerzeugung des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters ergibt, angeordnet wird, um dadurch die Temperatur des Temperaturmesswiderstands abzufangen, während die Temperaturempfindlichkeit in einer Vorwärtsflussrichtung höher als in einer Rückwärtsflussrichtung eingestellt wird.
  • Somit ist gemäß einem allgemeinen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Thermo-Typ Flusssensor vorgesehen, der ein plattenartiges Substrat, einen Abschnitt mit einer niedrigen Wärmekapazität, der auf einer Oberfläche des Substrats gebildet ist, ein Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster und einen Temperaturmesswiderstand, die an dem Abschnitt mit niedriger Wärmekapazität angeordnet und jeweils aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm gebildet sind, und eine Steuerschaltung zum Anlegen einer konstanten Spannung an den Temperaturmesswiderstand, während ein Erwärmungsstrom an das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster zugeführt wird, um dadurch ein Flussraten-Messsignal auszugeben, das auf Grundlage des Erwärmungsstroms abgeleitet wird, umfasst, wobei das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster und der Temperaturmesswiderstand im wesentlichen in einem ebenen Feld entlang einer Richtung angeordnet sind, in der ein für die Messung bestimmtes Fluid fliesst, während der Temperaturmesswiderstand intern in dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster an einer Stelle stromaufwärts einer Spitzenposition einer Temperaturverteilung, die sich in der Flussrichtung der Flüssigkeit unter der Wirkung von Wärme, die von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster erzeugt wird, angeordnet ist.
  • Mit der Anordnung des voranstehend beschriebenen Thermo-Typ Flusssensors ist es möglich, die Erfassungsempfindlichkeit in der Vorwärtsflussrichtung höher als in der Rückwärtsflussrichtung einzustellen, während die Temperatur des Temperaturmesswiderstands abgefangen wird. Somit kann der Thermo-Typ Flusssensor realisiert werden, der eine verbesserte Erfassungsempfindlichkeit und eine verbesserte Zuverlässigkeit genießen kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Temperaturmesswiderstand innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters an einer Stelle stromaufwärts von einem Mittenabschnitt des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters gesehen in der Flussrichtung der Flüssigkeit angeordnet werden.
  • Aufgrund der voranstehend beschriebenen Anordnung kann die Erfassungsempfindlichkeit und die Zuverlässigkeit des Thermo-Typ Flusssensors weiter erhöht und verbessert werden.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ein Blind- oder Dummy-Muster, welches im wesentlichen keine Rolle bei der Messung der Flussrate spielt, an dem Abschnitt mit niedriger Wärmekapazität an einer Position im wesentlichen symmetrisch zu dem Temperaturmesswiderstand angeordnet werden.
  • Mit der voranstehend beschriebenen Anordnung kann der Abschnitt mit niedriger Wärmekapazität effektiv gegenüber einer unerwünschten mechanischen oder physikalischen Deformation geschützt werden.
  • In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine derartige Anordnung verwendet werden, dass die Verteilung der Temperatur, die sich unter der Wirkung der von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster erzeugten Wärme ergibt, gesehen in der Fluidflussrichtung stromabwärts verschoben wird.
  • Aufgrund der voranstehend beschriebenen Anordnung kann die Erfassungsempfindlichkeit und außerdem die Zuverlässigkeit des Thermo-Typ Flusssensors verbessert werden.
  • In einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster so angeordnet werden, dass ein Abschnitt des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters, der gesehen in der Fluidflussrichtung stromabwärts angeordnet ist, einen größeren Widerstandswert als derjenige eines Abschnitts des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters, der gesehen in der Fluidflussrichtung stromaufwärts angeordnet ist, aufweist.
  • Die voranstehend beschriebene Anordnung kann allgemein zur Realisation einer hohen Erfassungsempfindlichkeit sowie einer verbesserten Zuverlässigkeit des Thermo-Typ Flusssensors beitragen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster dünn besiedelte und dicht besiedelte Abschnitte (Abschnitte mit hoher und niedriger Dichte) mit jeweils unterschiedlichen Musterstreifenbreiten aufweisen, wobei der dicht besiedelte Abschnitt mit einer schmaleren Musterstreifenbreite als diejenige des dünn besiedelten Abschnitts stromabwärts von dem Temperaturmesswiderstand, gesehen in der Fluidflussrichtung, angeordnet ist.
  • Mit Hilfe der voranstehend erwähnten Anordnung kann die Erfassungsempfindlichkeit und die Zuverlässigkeit des Thermo-Typ Flusssensors erhöht und außerdem verbessert werden.
  • In einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster aus dicken und dünnen Abschnitten mit jeweils unterschiedlichen Musterdicken gebildet sein, wobei der dünne Abschnitt mit einer kleineren Musterdicke als derjenige des Dickenabschnitts stromabwärts von dem Temperaturmesswiderstand gesehen in der Fluidflussrichtung angeordnet ist.
  • Die voranstehend erwähnte Anordnung ist gleichermaßen effektiv zum Erhöhen und zum Verbessern der Erfassungsempfindlichkeit und der Zuverlässigkeit des Thermo-Typ Flusssensors.
  • In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster an dem Abschnitt mit der niedrigen Wärmekapazität an einer Stelle stromaufwärts von einem Mittenabschnitt des Abschnitts mit der geringen Wärmekapazität gesehen in der Fluidflussrichtung angeordnet sein.
  • Mit der voranstehend erwähnten Anordnung kann die Erfassungsempfindlichkeit und die Zuverlässigkeit des Thermo-Typ Flusssensors erhöht und außerdem verbessert werden.
  • Ferner kann in einer Ausführungsform der Erfindung der Temperaturmesswiderstand des Thermo-Typ Flusssensors, der voranstehend erwähnt wurde, innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters an einem Mittenabschnitt davon, gesehen in der Fluidflussrichtung, angeordnet sein.
  • Bei der voranstehend beschriebenen Anordnung des Thermo-Typ Flusssensors kann der Abschnitt mit niedriger Wärmekapazität effektiv gegenüber einer unerwünschten mechanischen oder physikalischen Deformation geschützt werden.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die an den Temperaturmesswiderstand angelegte konstante Spannung auf einen minimalen Spannungswert eingestellt werden, bei dem der Temperaturmesswiderstand spontan Wärme erzeugen kann.
  • Aufgrund der Anordnung des voranstehend beschriebenen Thermo-Typ Flusssensors ist es möglich, einen Wärmeverlust bei dem Wärmeübergang oder der Wärmeleitung von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster zu dem Substrat zu kompensieren.
  • Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und offensichtlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich durch Lesen der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen davon im Zusammenhang mit der beispielhaften Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen einfacher verstehen lassen.
    •
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Im Verlauf der Beschreibung, die folgt, wird Bezug auf die Zeichnungen genommen. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Aufsicht, die eine Flussraten-Erfassungseinrichtung zeigt, die in einem Thermo-Typ Flusssensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, wobei die Flussraten- Erfassungseinrichtung in einem Zustand gezeigt ist, bei dem ein Schutzfilm entfernt ist;
  • 2 eine Seitenaufrissquerschnittsansicht der Flusserfassungseinrichtung entlang einer Linie A-A in 1;
  • 3 eine Vorderansicht, die den Thermo-Typ Flusssensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht entlang einer Linie B-B, die in 3 gezeigt ist;
  • 5 ein Schaltbild, das eine Steuerschaltung des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 eine Ansicht zum graphischen Darstellen einer Verteilung einer Oberflächentemperatur auf einer Membran gesehen in der Flussrichtung eines Fluids auf der Flussraten-Erfassungseinrichtung, die in dem Thermo-Typ Flusssensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
  • 7 ein charakteristisches Diagramm zum graphischen Darstellen einer Beziehung zwischen der Flussrate und einer Temperatur in einem Betriebszustand des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 8 ein charakteristisches Diagramm zum graphischen Darstellen einer Beziehung zwischen der Flussrate in den Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen und der Ausgangssignalspannung des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 9 eine Ansicht zum graphischen Darstellen einer Ausgangssignalwellenform des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung auf das Auftreten eines pulsierenden Flussphänomens hin;
  • 10 eine Aufsicht, die eine Flussraten-Erfassungseinrichtung zeigt, die in einem Thermo-Typ Flusssensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung in einem Zustand gezeigt ist, bei dem ein Schutzfilm entfernt ist;
  • 11 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht dieser entlang einer Linie C-C in 10;
  • 12 eine Aufsicht, die eine Flussraten-Erfassungseinrichtung zeigt, die in einem Thermo-Typ Flusssensor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung in einem Zustand gezeigt ist, bei dem ein Schutzfilm entfernt ist;
  • 13 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht dieser Einrichtung entlang einer Linie D-D in 12;
  • 14 eine Aufsicht, die eine Flussraten-Erfassungseinrichtung zeigt, die in einem Thermo-Typ Flusssensor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung in einem Zustand gezeigt ist, bei dem ein Schutzfilm entfernt ist;
  • 15 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht dieser Einrichtung entlang einer Linie E-E in 14;
  • 16 eine Aufsicht, die eine Flussraten-Erfassungseinrichtung zeigt, die in einem Thermo-Typ Flusssensor gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung in einem Zustand gezeigt ist, bei dem ein Schutzfilm entfernt ist;
  • 17 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht dieser Einrichtung entlang einer Linie F-F in 16;
  • 18 eine Aufsicht, die eine Brücken-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung zeigt, die in einem herkömmlichen Thermo-Typ Flusssensor verwendet wird, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung in einem Zustand gezeigt ist, bei dem ein Schutzfilm entfernt ist;
  • 19 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht dieser Einrichtung entlang einer Linie X-X in 18;
  • 20 eine Aufsicht, die eine Membran-Typ Flussraten-Erfassungseinrichtung zeigt, die in einem herkömmlichen Thermo-Typ Flusssensor verwendet wird, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung in einem Zustand gezeigt ist, bei dem ein Schutzfilm entfernt ist; und
  • 21 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht dieser Einrichtung entlang einer Linie Y-Y in 20.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit Einzelheiten, die gegenwärtig als bevorzugte oder typische Ausführungsformen davon angesehen werden, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung bezeichnen die gleichen Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile überall in den verschiedenen Ansichten. Ferner sei in der folgenden Beschreibung darauf hingewiesen, dass Ausdrücke wie "links" "rechts" "oben" "unten" "vertikal" und dergleichen zweckmäßige Wörter sind, aber nicht als einschränkende Ausdrücke angesehen werden sollen.
  • Ausführungsform 1
  • Unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 wird nun ausführlich ein Thermo-Typ Flusssensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 1 ist eine Aufsicht, die eine Flussraten-Erfassungseinrichtung 18a zeigt, die in dem Thermo-Typ Flusssensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A in einem Zustand gezeigt ist, bei dem ein Schutzfilm 3 entfernt ist, und 2 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht dieser Einrichtung entlang einer Linie A-A in 1 ist.
  • Überdies sind in den 1 und 2 Teile oder Komponenten, die voranstehend unter Bezugnahme auf die 20 und 21 beschrieben wurden, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und somit wird eine wiederholte Beschreibung davon weggelassen. Für den Fall des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung sei angenommen, dass die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A in einem Membran-Typaufbau implementiert ist.
  • Es sei zunächst erwähnt, dass in den 1 und 2 die einzelnen Teile, die die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A bilden, in einer Größe dargestellt sind, die sich von dem tatsächlichen Abmessungsverhältnis unterscheidet, um ein. Verständnis des Aufbaus der Flussraten-Erfassungseinrichtung zu erleichtern. Das gleiche trifft für die anderen Figuren zu.
  • Nun sind unter Bezugnahme auf die 1 und 2 auf einem Basisfilm 2, der auf einer oberen Oberfläche 1a eines plattenartigen Substrats 1 angeordnet ist, ein Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4, ein Referenzwiderstandsmuster 7, ein Temperaturmesswiderstand 14 und Zuleitungs- oder Leitermuster 15a bis 15f, die jeweils aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm (z.B. Platin) gebildet sind und wobei all diese mit einem Schutzfilm 3 überzogen sind, gebildet. Die Leitermuster 15a bis 15f bilden Anschlüsse sowohl für das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4, das Referenzwiderstandsmuster 7 als auch für den Temperaturmesswiderstand 14 zum Erfassen einer Wärmeerzeugung.
  • Das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4, das Referenzwiderstandsmuster 7 und der Temperaturmesswiderstand 14 sind in einer Steuerschaltung 50 (die nachstehend beschrieben wird) des Thermo-Typ Flusssensors eingebaut, wobei ein Erwärmungsstrom i an das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 geliefert wird.
  • Ferner ist an das Referenzwiderstandsmuster 7 und den Temperaturmesswiderstand 14, die Teile einer Brückenschaltung 25 bilden, eine konstante Spannung Vcc (eine Spannung mit einer extern kleinen Amplitude) angelegt, bei der keine spontane Wärmeerzeugung in dem Temperaturmesswiderstand 14 stattfinden kann.
  • An den Enden der Zuleitungs- oder Leitermuster 15a bis 15f sind jeweils Elektroden 16a bis 16f angeordnet, an denen der Schutzfilm 3 auf jedem der Leitermuster entfernt ist, wodurch diese Leitermuster teilweise freigelegt sind.
  • Die Elektroden 16a bis 16f sind elektrisch mit einer externen Schaltung (nicht gezeigt) über eine Drahtbondierung oder einen ähnlichen bislang bekannten Prozess elektrisch verbunden. Somit sind das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4, das Referenzwiderstandsmuster 7 und der Temperaturmesswiderstand 14 elektrisch mit der voranstehend erwähnten externen Schaltung mit Hilfe der Leitermuster 15a bis 15f und den Elektroden 16a bis 16f verbunden.
  • In dem plattenartigen Substrat 1 ist ein Hohlraum 12 mit einer trapezförmigen Ausbildung, die sich von einer Bodenoberfläche 1b des Substrats 1 zu dem Basisfilm 2 erstreckt, durch teilweises Entfernen des Materials des plattenartigen Substrats 1 gebildet, wobei eine dünne Membran 13A (ein Abschnitt mit einer niedrigen Wärmekapazität) in dem Hohlraum 12 in einem integralen Aufbau mit dem plattenartigen Substrat 1 gebildet ist.
  • In dem Bereich der Membran 13A wird das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4, das zwischen dem Basisfilm 2 und dem Schutzfilm 3 angeordnet oder eingebettet ist, von dem plattenartigen Substrat 1 entlang des gesamten Umfangsabschnitts der Membran 13A gehalten oder gehaltert.
  • Das Referenzwiderstandsmuster 7 ist auf dem plattenartigen Substrat 1 an einer Position angeordnet, die von der Membran 13A beabstandet ist. Andererseits ist der Temperaturmesswiderstand 14 an einer Position innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 zwischen Streifenabschnitten davon und stromaufwärts von der vertikalen Mittenachse der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A vorgesehen, wie sich der 1 deutlich entnehmen lässt.
  • Ein Bodenoberflächen-Schutzfilm 19 ist über der gesamten unteren Oberfläche 1b des plattenartigen Substrats 1 gebildet, wobei ein Ätzloch 20 in dem Bodenoberflächen-Schutzfilm 19 zum Bilden des Hohlraums 12 gebildet ist.
  • Als nächstes richtet sich die Beschreibung auf einen Prozess zur Herstellung der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A mit dem Aufbau, der voranstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde.
  • In einem ersten Schritt wird Siliciumnitrid mit 1 μm Dicke über der gesamten oberen Oberfläche 1a des plattenartigen Substrats 1 mit 0,4 mm Dicke aufgebracht, um dadurch den Basisfilm 2 zu bilden, indem auf ein Sputter-(Aufstäubungs)-Verfahren oder chemisches Aufdampfungsverfahren (CVD) oder ein ähnliches Verfahren zurückgegriffen wird.
  • Danach wird über der gesamten oberen Oberfläche 1a des plattenartigen Substrats 1 mit dem darauf gebildeten Basisfilm 2 Platin mit einer Dicke von 0,2 μm über eine Aufdampfung oder eine Aufstäubung oder einen ähnlichen Prozess aufgebracht, wonach eine Musterbildung des so gebildeten Platinfilms über einen photomechanischen Prozess, ein Nassätzverfahren oder ein Trockenätzverfahren ausgeführt wird, um dadurch das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4, das Referenzwiderstandsmuster 7, den Temperaturmesswiderstand 14 und die Leitermuster 15a bis 15f zu bilden.
  • Danach wird der Schutzfilm 3 über der gesamten oberen Oberfläche 1a des plattenartigen Substrats 1 durch Aufbringen von Siliciumnitrid mit einer Dicke von 1 μm durch ein Sputter-Verfahren oder eine chemische Aufdampfung (CVD) oder ein ähnliches Verfahren gebildet.
  • Danach werden die Endabschnitte der Leitermuster 15a bis 15f freigelegt, indem das Material von den entsprechenden Bereichen der Schutzfilme 3 durch einen photomechanischen Prozess, einen Nassätz- oder Trockenätzprozess oder einen ähnlichen Prozess entfernt wird, um dadurch jeweils die Elektroden 16a bis 16f zu bilden.
  • Danach wird ein Resistfilm über der gesamten unteren Oberfläche 1b des plattenartigen Substrats 1 als der Bodenoberflächen-Schutzfilms 19 aufgebracht, woraufhin das geätzte Loch 20 durch einen photomechanischen Prozess oder einen ähnlichen Prozess gebildet wird.
  • Schließlich wird ein Abschnitt des plattenartigen Substrats 1 von der Bodenoberfläche 1b des Substrats 1 bis zu dem Basisfilm 2 über z.B. eine Alkali-Ätzung entfernt, um dadurch die Membran 13A zu bilden.
  • Für das Ätzmittel, das diesbezüglich verwendet werden kann, kann KOH, TMAH (Tetramethyl-Ammoniumhydroxid) NaOH oder dergleichen verwendet werden.
  • In diesem Zusammenhang sollte die Membran 13A vorzugsweise in einer Größe von 1,5 mm × 2 mm oder so ähnlich gebildet werden, während die Größe eines Wärmeerzeugungsabschnitts des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 vorzugsweise 0,8 mm × 1 mm oder so ähnlich an dem Mittenabschnitt der Membran 13A sein sollte. Ferner sollte der Temperaturmesswiderstand 14 vorzugsweise in einer Größe von 0,02 mm × 1 mm oder so ähnlich an einer Position zwischen Musterstreifen des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 auf der stromaufwärts liegenden Seite gesehen in der Fluidflussrichtung sein.
  • Als nächstes richtet sich die Beschreibung auf den Aufbau eines Thermo-Typ Flusssensors 100, bei dem die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A, die wie voranstehend beschrieben implementiert ist, unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 verwendet wird, wobei 3 eine Vorderansicht ist, die den Thermo-Typ Flusssensor 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 4 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht entlang einer Schnittlinie B-B, die in 3 gezeigt ist, ist und 5 ein Schaltbild ist, das eine Steuerschaltung 50 für den Thermo-Typ Flusssensor 100 zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 umfasst der Thermo-Typ Flusssensor 100 einen Hauptkanal 21, der als ein Kanal für ein zur Messung vorgesehenes Fluid dient, einen Erfassungsrohrkanal 22, der koaxial zu dem Hauptkanal 21 angeordnet ist, die innerhalb des Erfassungsrohrkanals 22 angeordnete Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A, ein Gehäuse 23, das in einem integralen Aufbau mit dem Hauptkanal 21 gebildet ist, einen Verbinder 24 zum Zuführen von elektrischer Energie an den Thermo-Typ Flusssensor 100, während die Ausgangsleistung davon herausgeführt wird, eine Steuerschaltungs-Substratplatine 40, die innerhalb des Gehäuses 23 aufgenommen ist, und Zuleitungsleiter 41 zum elektrischen Verbinden der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A mit der Steuerschaltung auf der Substratplatine 40.
  • Die Zuleitungsleiter 41 dienen zum elektrischen Verbinden der Elektroden 16a bis 16f (siehe 1) der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A mit der Steuerschaltung auf der Substratplatine 40.
  • Die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A ist so innerhalb des Erfassungsrohrkanals 22 angeordnet, dass die obere Oberfläche des Substrats 1 sich parallel zu der Flussrichtung G des für die Messung vorgesehenen Fluids erstreckt, um so dem für die Messung vorgesehenen Fluid ausgesetzt zu werden.
  • In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A in einem Oberflächenabschnitt eines plattenartigen Elements (nicht gezeigt) eingebettet sein kann, welches wiederum innerhalb des Erfassungsrohrkanals 22 angeordnet ist, so dass die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A in einer Weise wie voranstehend erwähnt angeordnet ist, im Hinblick auf eine Stabilisierung der Umgebungsfluidströmung.
  • Andererseits besteht die Steuerschaltung 50 des Thermo-Typ Flusssensors 100 aus Schaltungselementen der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A und denjenigen, die auf der Substratplatine 40 gebildet sind.
  • In der in 5 gezeigten Steuerschaltung 50 sind die Schaltungselemente mit Ausnahme des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4, des Referenzwiderstandsmusters 7 und des Temperaturmesswiderstands 14 in der Steuerschaltungs-Substratplatine 40 angebracht und darin verpackt.
  • Die Steuerschaltung 50 besteht aus einer Brückenschaltung 25 für eine Flussratenerfassung, einem Operationsverstärker 26, der mit dem Ausgangsanschluss der Brückenschaltung 25 verbunden ist, einem Transistor 27, der von der Ausgangspannung des Operationsverstärkers 26 angesteuert wird, dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 und einem festen Widerstand R4, die zwischen den Emitteranschluss des Transistors 27 und Masse eingefügt sind, und einem Kondensator Cl, der zwischen dem Ausgangsanschluss der Brückenschaltung 25 und denjenigen des Transistors 27 eingefügt ist.
  • Die Brückenschaltung 25 umfasst den Temperaturmesswiderstand 14, das Referenzwiderstandsmuster 7 und die festen Widerstände R1 bis R3.
  • In die Brückenschaltung 25 sind parallel zwischen der konstanten Spannung Vcc und dem Massepotential eine Reihenschaltung bestehend aus dem Temperaturmesswiderstand 14 und dem festen Widerstand R2 und eine Reihenschaltung bestehend aus dem Referenzwiderstandsmuster 7 und den festen Widerständen R1 und R3 eingefügt.
  • Die elektrischen Potentiale an den Verbindungspunkten oder Übergängen P1 und P2 der voranstehend erwähnten Reihenschaltungen 25 stellen ein Paar von Eingangssignalen jeweils an dem Operationsverstärker 26 dar.
  • An den Kollektor des Transistors 27 ist eine Spannung mit einer Pluspolarität einer Energieversorgungsquelle 51 angelegt, während an seine Basis die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 26 so angelegt ist, dass der an das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 zugeführte Erwärmungsstrom i von dem Transistor 27 geregelt werden kann. Ferner bildet der Verbindungspunkt oder der Übergang zwischen dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4, der mit dem Emitter des Transistors 27 verbunden ist, und dem festen Widerstand R4 einen Ausgangsanschluss 52 der Steuerschaltung 50.
  • Als nächstes wird der Flussraten-Erfassungsbetrieb des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 6 bis 9 zusammen mit den 1 bis 5 durchgeführt, wobei 6 eine Ansicht zum graphischen Darstellen einer Verteilung einer Oberflächentemperatur auf der Membran gesehen in der Flussrichtung G ist, 7 ein charakteristisches Diagramm zum graphischen Darstellen einer Beziehung zwischen der Flussrate Q [g/s] und einer durchschnittlichen Temperaturdifferenz ΔT (Grad) der Temperatur in dem Betriebszustand ist, 8 ein charakteristisches Diagramm zum graphischen Darstellen einer Beziehung zwischen der Flussrate Q in Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen und der Ausgangsspannung Vout [V] ist, und 9 eine Ansicht zum graphischen Darstellen einer Ausgangssignalwellenform auf das Auftreten eines pulsierenden Flussphänomens oder Ereignisses ist.
  • Es sei zunächst darauf hingewiesen, dass in der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A das Referenzwiderstandsmuster 7, das aus dem Substrat 1 gebildet ist, an der Position in einem Abstand von der Membran 13A angeordnet ist. Demzufolge kann Wärme, die von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 erzeugt wird, nicht an das Referenzwiderstandsmuster 7 geleitet werden. Somit bleibt die Temperatur, die an dem Referenzwiderstandsmuster 7 erfasst wird, im wesentlichen gleich zu derjenigen des Fluids (des für die Messung vorgesehenen Objekts), das in den Erfassungsrohrkanal 22 hineinfließt.
  • Andererseits wird der Temperaturmesswiderstand 14, der einen Teil der Brückenschaltung 25 bildet, so gesteuert, dass er einen derartigen Widerstandswert aufweist, dass eine gemittelte Temperatur (d.h. die Temperatur im Durchschnitt) des Temperaturmesswiderstands 14 unter dem Einfluss der Temperatur des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4, dessen Strom durch die Steuerschaltung 50 geregelt wird, um eine vorgegebene Temperatur höher als diejenige des Referenzwiderstandsmusters 7 ist.
  • In diesem Fall steuert der Operationsverstärker 26, der in die Steuerschaltung 50 eingebaut ist, den Transistor 27 so, dass die elektrischen Potentiale an den Übergängen P1 bzw. P2 im wesentlichen gleich zueinander werden, um dadurch den durch das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 fließenden Erwärmungsstrom i zu steuern.
  • Überdies ist in 5 gezeigt, dass die konstante Spannung Vcc an die Brückenschaltung 25 angelegt wird. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass ein konstanter Strom an die Brückenschaltung 25 zugeführt wird.
  • Als nächstes richtet sich die Beschreibung auf die Oberflächentemperaturverteilung auf der Membran 13A gesehen in der Flussrichtung G.
  • In 6 sind Verteilungen der Oberflächentemperaturen TS [deg] in einem Bereich L1 der Membran 13A, einem Bereich L2 des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 bzw. einem Bereich L3 des Temperaturmesswiderstands 14 dargestellt.
  • Die Verteilung der Oberflächentemperaturen TS in der Flussrichtung G ist symmetrisch relativ zu einer Mittellinie (der gestrichelten Linie mit dem einzelnen Punkt) des Bereichs L2 des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4, wie mit einer Kurve einer durchgezogenen Linie in 6 dargestellt, vorausgesetzt, dass keine Fluidströmung stattfindet (d.h., wenn die Flussrate U = 0 [m/s] ist).
  • Wenn andererseits die Flussgeschwindigkeit des betreffenden Fluids in der Vorwärtsflussrichtung G ansteigt (z.B. wenn eine Flussrate U = 17 [m/s] ist), dann steigt der Spitzenpegel der Temperaturverteilung an, wie mit einer gestrichelten Linie in 6 angedeutet, während die Spitzenposition der Temperaturverteilung sich in die stromabwärts liegende Seite von der Mitte des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 verschiebt oder dorthin driftet, wie sich der 6 entnehmen lässt.
  • In diesem Fall wird die Temperatur des Bereichs L3 des Temperaturmesswiderstands 14, die so gesteuert wird, dass sie konstant ist, relativ zu der voranstehend erwähnten Durchschnittstemperatur niedriger, wobei als Folge davon der Erwärmungsstrom i, der an das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 geliefert wird, zum Ansteigen veranlasst wird, wodurch der Temperaturmesswiderstand 14 auf einer Temperatur gehalten wird, die um eine vorgegebene Temperatur höher als die Temperatur des Referenzwiderstandsmusters 7 ist.
  • Durch Erfassen der Größe des Erwärmungsstroms i hinsichtlich des Spannungsabfalls über dem festen Widerstand R3, d.h. der Anschlussspannung Vout des festen Widerstands R3 an dem Ausgangsanschluss 52, kann die Fließgeschwindigkeit oder die Fluid- oder Flussrate des Fluids, welches durch den Kanal mit einem vorgegebenen Querschnittsgebiet fließt, auf Grundlage des Erfassungssignals (d.h. des Flussraten-Messsignals) gemessen werden.
  • Wenn man den Widerstandswert des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 (des Erwärmungselements) mit RH bezeichnet, die Durchschnittstemperatur des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters mit TH und die Flussrate eines durch einen Kanal mit einem vorgegebenen Querschnittsgebiet fließenden Fluids mit Q, dann ist der nachstehend erwähnte Ausdruck (1) gültig. i2 × RH = (a + b × Qn) × (TH – TA) 1)wobei a, b und n Koeffizienten darstellen, die in Abhängigkeit von einer geometrischen Konfiguration und einer Strukturanordnung der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A bestimmt werden.
  • Insbesondere stellt der Koeffizient a einen Wert dar, der der Menge oder der Größe von Wärme entspricht, die nicht von der Flussrate Q abhängt. Mit anderen Worten stellt der Koeffizient a ungefähr einen thermischen Leitungsverlust aufgrund der Wärmeleitung von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 zu dem Substrat 1 dar.
  • Ferner stellt der Koeffizient b einen Wert dar, der der Wärmeübertragung durch die erzwungene Konvektion entspricht, und der auf 0,5 oder so ähnlich in Abhängigkeit von dem Fließverhalten des Fluids in der Nähe des Bereichs des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 eingestellt werden kann.
  • Als nächstes richtet sich die Beschreibung auf einen Betrieb des Thermo-Typflusssensors, der von den Flussraten sowohl in der Vorwärtsfließrichtung als in der Rückwärtsfließrichtung des betreffenden Fluids abhängt, unter Bezugnahme auf 7, bei der eine Durchschnittstemperaturdifferenz ΔT zwischen dem Referenzwiderstandsmuster 7 und dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 als eine Funktion der Flussrate Q sowohl in die Vorwärtsfließrichtung als auch die Rückwärtsfließrichtung dargestellt ist.
  • Wie sich der 7 entnehmen lässt, nimmt die Kurve, die die Durchschnittstemperaturdifferenz ΔT auf = TH – TA) darstellt, einen positiven (plus) Gradienten oder eine Neigung für eine Inkrementierung der Flussrate in der Vorwärtsfließrichtung G an, während sie einen negativen (minus) Gradienten oder eine negative Steigung für die Inkrementierung der Flussrate in der Rückwärtsfließrichtung (d.h. in der Richtung, die entgegengesetzt zu der Richtung G ist) annimmt.
  • Somit lässt sich erkennen, dass die Durchschnittstemperaturdifferenz ΔT zwischen der Durchschnittstemperatur TH des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 und der Temperatur TA des Fluids eine Abhängigkeit von der Flussrate Q aufzeigt.
  • Insbesondere steigt die Änderungsrate des Erwärmungsstroms i in Abhängigkeit von der Änderung der Flussrate Q in der Vorwärtsfließrichtung G zu, was bedeutet, dass die Erfassungsempfindlichkeit des Thermo-Typ Flusssensors 100 im Vergleich mit dem herkömmlichen Thermo-Typ Flusssensor, bei dem die Steuerung so ausgeführt wird, dass die Temperaturdifferenz (TH – TA) konstant bleibt, wie voranstehend beschrieben, ausgeführt wird, verbessert werden kann.
  • Andererseits nimmt in der Rückwärtsfließrichtung die Änderungsrate des Erwärmungsstroms i in Abhängigkeit von der Änderung der Flussrate Q ab, was bedeutet, dass die Erfassungsempfindlichkeit des Thermo-Typ Flusssensors 100 verringert wird. Demzufolge wird die Erfassungsempfindlichkeit des Thermo-Typ Flusssensors 100 für die Flussrate Q in der Rückwärtsfließrichtung verringert, was bedeutet, dass der Erfassungsfehler im Vergleich mit dem herkömmlichen Thermo-Typ Flusssensor unterdrückt werden kann.
  • 8 ist eine Ansicht zum graphischen Erläutern der Änderung der Ausgangsspannung Vout (des Erwärmungsstroms i) als Funktion der Änderung der Flussrate Q in die Vorwärts- bzw. Rückwärtsfließrichtungen. Wie sich der 8 entnehmen lässt, ist die Änderung der Ausgangsspannung Vout für die Änderung der Flussrate Q in der Vorwärtsfließrichtung hoch, während sie in der Rückwärtsfließrichtung niedrig ist.
  • Als nächstes richtet sich die Beschreibung auf den Flussraten-Erfassungsbetrieb des Thermo-Typ Flusssensors für den Fall, bei dem ein pulsierendes Flussphänomen, das die Rückwärtsströmung begleitet, in einem Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine auftritt, die z.B. in dem Motorfahrzeug angebracht ist.
  • In 9 stellt eine Kurve W1 mit einer gestrichelten Linie eine Flussraten-Signalwellenform einer tatsächlichen Rückwärtsfließkomponente dar, eine Kurve W2 mit einer gestrichelten Linie mit einem Punkt stellt eine Flussraten-Signalwellenform in dem herkömmlichen voranstehend beschriebenen Thermo-Typ Flusssensor dar, und eine Kurve W3 mit einer durchgezogenen Linie stellt eine Flussraten-Signalwellenform dar, die von dem Thermo-Typ Flusssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfasst wird.
  • Wie voranstehend beschrieben, wird für den Fall des herkömmlichen Thermo-Typ Flusssensors eine Summe der Flussrate Q in der Rückwärtsfließrichtung und der Flussrate Q in der Vorwärtsfließrichtung G als die Ansaugluftströmungsrate erfasst. Für die tatsächliche Flussraten-Signalwellenform W1 (Kurve mit der gestrichelten Linie in 9), die in der Rückwärtsfließrichtung erhalten wird, entspricht der Erfassungsausgang des herkömmlichen Thermo-Typ Flusssensors der Flussraten-Signalwellenform W2 (der Kurve mit der gestrichelten Linie mit einem Punkt in 9), wobei nur die Polarität in die positive Richtung umgedreht ist, wodurch in dem Ausgang des herkömmlichen Thermo-Typ Flusssensors ein Flussraten-Erfassungsfehler auftritt, der im wesentlichen zweimal so groß wie die tatsächliche Flussrate in der Rückwärtsrichtung ist.
  • Im Gegensatz dazu unterscheidet sich in dem Thermo-Typ Flusssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Erfassungsempfindlichkeit davon zwischen der Vorwärtsflussrichtung G und der Rückwärtsflussrichtung (siehe 8). Durch vorheriges Abbilden (z.B. durch vorheriges Speichern in der Form einer Tabelle) der Beziehung zwischen der Flussrate Q in der Vorwärtsflussrichtung G und der Ausgangsspannung Vout kann der Flussraten-Erfassungsfehler, der dem Auftreten des Rückwärtsflusses zugeschrieben wird, verringert werden, wie mit der Flussraten-Signalwellenform W3 angezeigt (Kurve mit der durchgezogenen Linie, die in 9 gezeigt ist).
  • Wenn aufgrund der voranstehend erwähnten Gründe der Thermo-Typ Flusssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung als der Flusssensor z.B. zum Erfassen der Ansaugluftströmungsrate in einer Brennkraftmaschine verwendet wird, kann die Genauigkeit einer Kraftstoffsteuerung zum Steuern der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Ansaugluftströmungsrate im Vergleich mit der Steuerung durch Zurückgreifen auf den herkömmlichen Thermo-Typ Flusssensor wesentlich verbessert werden.
  • Weil ferner der Temperaturmesswiderstand 14 innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 an einer Position stromaufwärts von der Spitzenposition in der Temperaturverteilung angeordnet ist, die in der Fluidflussrichtung G unter der Wärmeerzeugung des Wärmeerzeugungswiderstandsmusters 4 auftritt, kann die Erfassungsempfindlichkeit des Thermo-Typ Flusssensors 100 in der Fluidvorwärtsflussrichtung G erhöht werden.
  • Weil der Temperaturmesswiderstand 14 der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18A innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 in einem derartigen Feld wie in 1 gezeigt angeordnet ist, kann zudem die Temperatur des Bereichs, in dem der Temperaturmesswiderstand 14 angeordnet ist, nicht niedriger als die Durchschnittstemperatur des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 werden, selbst wenn der Temperaturmesswiderstand 14 an der stromaufwärts liegenden Seite angeordnet ist, wie in der Vorwärtsflussrichtung G gesehen, wie voranstehend erwähnt.
  • Weil die vorgegebene Temperatur, die voranstehend erwähnt wurde, in ausreichender Weise in dem Thermo-Typ Flusssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung sichergestellt werden kann, kann eine Verunreinigung aufgrund einer Ablagerung von Feuchtigkeit und Staub in positiver Weise verhindert werden. Somit kann eine Drift der Erfassungscharakteristiken des Thermo-Typ Flusssensors aufgrund der Verunreinigungen auf ein mögliches Minimum unterdrückt werden, wodurch die Genauigkeit der Flussraten-Erfassung signifikant verbessert werden kann.
  • Überdies ist in der Membran 13A der Temperaturmesswiderstand 14, der aus dem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm mit einer hohen Wärmetransferrate gebildet ist, am Umfang von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 (siehe 1) eingeschlossen und ist nicht zwischen dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 und dem Substrat 1 angeordnet und eine Verschlechterung der Empfindlichkeit des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung aufgrund einer Erhöhung der Größe oder der Menge von Wärme, die an das Substrat 1 transferiert wird, kann unterdrückt werden.
  • Mit anderen Worten spielt die Wärmemenge, die von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 an das Substrat mit Hilfe der Membran 13A transferiert wird und die einen Wärmeverlust bewirken wird, im wesentlichen bei der Messung der Flussrate keine Rolle. Demzufolge ist eine Aufbringung des Temperaturmesswiderstands 14, der räumlich von dem Substrat 1 zum Zweck einer Unterdrückung des Verlusts aufgrund einer Wärmeleitung zu dem Substrat 1 isoliert angeordnet ist, sehr effektiv, um die Flussraten-Erfassungsempfindlichkeit des Thermo-Typ Flusssensors zu verbessern und zu erhöhen.
  • Ausführungsform 2
  • Für den Fall des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Temperaturmesswiderstand 14 an einer Position stromaufwärts von der Mittenposition des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 gesehen in der Flussrichtung G angeordnet, um dem Temperaturmesswiderstand 14 zu ermöglichen, stromaufwärts von der Spitzenposition der Temperaturverteilung angeordnet zu sein. Jedoch kann der Temperaturmesswiderstand 14 im wesentlichen an dem Mittenabschnitt des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters angeordnet werden, indem eine dicht besiedelte/dünn besiedelte Variation des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters bezüglich seiner Streifenbreite an beiden Seiten des Temperaturmesswiderstands 14 vorgesehen wird.
  • Nachstehend wird der Thermo-Typ Flusssensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der der Temperaturmesswiderstand 14 im wesentlichen an dem Mittenabschnitt des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters angeordnet ist und bei der eine dünn besiedelte/dicht besiedelte Veränderung auf das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster im Hinblick auf die Streifenbreite davon auf beiden Seiten des Temperaturmesswiderstands vorgesehen wird.
  • 10 ist eine Aufsicht, die eine Flussraten-Erfassungseinrichtung 18B zeigt, die in dem Thermo-Typ Flusssensor gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18B in einem Zustand gezeigt ist, bei dem der Schutzfilm 3 entfernt ist, und 11 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht dieser entlang einer Schnittlinie C-C in 10 ist.
  • Überdies sind in den 10 und 11 Teile oder Komponenten, die voranstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurden, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und somit wird eine wiederholte Beschreibung davon weggelassen.
  • Wie sich den 10 und 11 entnehmen lässt, ist der Temperaturmesswiderstand 14 einer Flussraten-Erfassungseinrichtung 18B im wesentlichen an einem Mittenabschnitt des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4B gesehen in der Fluidflussrichtung G angeordnet. Ferner lässt sich ersehen, dass in einem Abschnitt oder einem Bereich des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4B stromaufwärts von dem Temperaturmesswiderstand 14 die Musterstreifenbreite d2 des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4B kleiner bemessen ist als diejenige der Musterstreifenbreite d1 in dem stromabwärts liegenden Bereich. Anders ausgedrückt wird in dem stromabwärts liegenden Bereich, der voranstehend erwähnt wurde, das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4B im Vergleich mit dem Muster in dem stromaufwärts liegenden Bereich mit einer höheren Dichte realisiert.
  • An dieser Stelle sei zunächst erwähnt, dass der Aufbau der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18B für den Thermo-Typ Flusssensor gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung im wesentlichen gleich wie diejenige der Flussraten- Erfassungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ist, mit Ausnahme der Positionen der Leitermuster 15a, 15b, der Positionen der Leitermuster 15e und 15f, der Positionen der Elektroden 16a und 16b und der Positionen der Elektroden 16e und 16f relativ zu der Aufbringung des Temperaturmesswiderstands 14, wie sich durch Vergleichen der in 10 gezeigten Anordnung mit der in 1 gezeigten leicht ersehen lässt.
  • Durch Bereitstellen der dünnen/dichten Veränderung an dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4B, so dass die stromabwärts liegende Musterstreifenbreite d2 schmaler als die stromabwärts liegende Musterstreifenbreite d1 bezüglich einer Grenze ist, die von dem Streifentemperatur-Messwiderstand 14 definiert wird, der sich an dem Mittenabschnitt der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18B befindet, wie in den 10 und 11 gezeigt, ist die Aufbringung des Temperaturmesswiderstands 14 innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4B an dem Mittenabschnitt davon und somit der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18B effektiv äquivalent zu der Aufbringung des Temperaturmesswiderstands 14 stromaufwärts der Spitzenposition der Temperaturverteilung. Dies kann durch die Tatsache erläutert werden, dass dann, wenn die Temperaturverteilung auf beiden Seiten des Temperaturmesswiderstands 14 in der Fluidflussrichtung G betrachtet wird, die Temperatur des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4B in dem stromabwärts liegenden Bereich, wo das Muster dicht ist und somit der Widerstandswert hoch ist, höher als diejenige in dem stromaufwärts liegenden Bereich ist, vorausgesetzt, dass keine Strömung stattfindet (d.h. wenn die Flussrate Q Null ist), wodurch die Spitzenposition der Temperatur in eine stromabwärts liegende Seite verschoben wird.
  • Durch Einstellen der Beziehung zwischen den Streifenbreiten d1 und d2 des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters auf beiden Seiten des Temperaturmesswiderstands 14, so dass die Bedingung d1 > d2 erfüllt werden kann, ist es nicht mehr erforderlich, den Temperaturmesswiderstand 14 und der Position anzuordnen, die stromaufwärts von dem Mittenabschnitt des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4B gesehen in der Flussrichtung G anzuordnen. In dieser Weise wird keinerlei Einschränkung auferlegt, soweit es die Anordnung des Temperaturmesswiderstands 14 betrifft, wodurch ein hoher Grad von Entwurfsfreiheit sichergestellt werden kann.
  • Aufgrund der Möglichkeit einer Änderung der Temperaturverteilung gemäß der dünnen Besiedelung/dichten Besiedelung des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4B kann überdies eine gewünschte Charakteristik bezüglich der Änderung der Temperatur aufgrund einer Wärmeerzeugung realisiert werden, die durch die Positionsbeziehung zwischen dem Wärmeerzeugungswiderstandsmuster 4B und dem Temperaturmesswiderstand 14 bestimmt ist. Somit kann der Freiheitsgrad beim Entwurf bezüglich der Anordnung des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4B und des Temperaturmesswiderstands 14 weiter erhöht wird.
  • Durch Anordnen des Temperaturmesswiderstands 14 an dem Mittenabschnitt des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4B kann die gesamte Musteraufbringung auf und über der Membran 13A im wesentlichen symmetrisch auf einer einzigen Ebene realisiert werden, wodurch eine unerwünschte mechanische Deformation der Membran 13A, die ansonsten unter dem Einfluss einer Erwärmung auftritt, als weiterer Vorteil unterdrückt werden kann.
  • Obwohl der Temperaturmesswiderstand 14 an dem Mittenabschnitt des thermischen Wärmeerzeugungswiderstandsmusters 4B in der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18B gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist, sei an dieser Stelle erwähnt, dass keinerlei Einschränkung hinsichtlich der Position des Temperaturmesswiderstands 14 auferlegt wird. Es versteht sich von selbst, dass der Temperaturmesswiderstand 14 an einer gegebenen Position innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4B angeordnet werden kann, vorausgesetzt, dass sich der Temperaturmesswiderstand 14 stromaufwärts der Spitzenposition der Temperaturverteilung befindet.
  • Ausführungsform 3
  • Für den Fall der Flussraten-Erfassungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4B, welches sich stromabwärts von dem Temperaturmesswiderstand 14 befindet, hinsichtlich einer Verschiebung der Spitzenposition der Temperaturverteilung stromabwärts in die Fluidflussrichtung G dicht ausgebildet (um so den Widerstandswert zu erhöhen). Jedoch kann im wesentlichen der gleiche Effekt durch Verringern der Musterdicke in dem Bereich des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters, der sich stromabwärts von dem Temperaturmesswiderstand 14 befindet, erhalten werden (um so den Widerstandswert zu erhöhen). Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die Flussraten-Erfassungseinrichtung, bei der die Dicke des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters auf beiden Seiten des Temperaturmesswiderstands 14 verändert oder differenziert wird.
  • Nachstehend wird der Thermo-Typ Flusssensor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster bezüglich der Dicke davon auf beiden Seiten des Temperaturmesswiderstands 14 verändert wird.
  • 12 ist eine Aufsicht, die eine Flussraten-Erfassungseinrichtung 18C zeigt, die in dem Thermo-Typ Flusssensor gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18C in einem Zustand gezeigt ist, bei dem der Schutzfilm 3 entfernt ist, und 13 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht dieser entlang einer Linie D-D in 12 ist.
  • Bezug nehmend auf die 12 und 13 ist der Temperaturmesswiderstand 14 der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18C innerhalb eines Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4C an einem Mittenabschnitt davon angeordnet, wie für den Fall des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der zweiten Ausführungsform, die voranstehend unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben wurden. In diesem Zusammenhang sei jedoch erwähnt, dass der Bereich des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4C, der sich stromabwärts von dem Temperaturmesswiderstand 14 befindet, eine Musterdicke t2 aufweist, die dünner als die Musterdicke t1 in dem stromaufwärts liegenden Bereich ist.
  • Mit der Anordnung des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4C ist der Widerstandswert davon in dem Bereich stromabwärts von dem Temperaturmesswiderstand 14 im Vergleich mit dem Widerstandswert in dem Bereich stromaufwärts von dem Temperaturmesswiderstand 14, wie bei dem Fall des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der zweiten Ausführungsform, die voranstehend unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben wurde, höher.
  • Durch Einstellen der Dicken t1 und t2 des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4C auf beiden Seiten des Temperaturmesswiderstands 14, so dass die Bedingung t1 > t2 erfüllt werden kann, wird die Temperatur aufgrund einer Wärmeerzeugung in dem Bereich des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4C, welches sich stromabwärts von dem Temperaturmesswiderstand 14 befindet, höher als diejenige in dem stromaufwärts liegenden Bereich des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters. Somit wird in dem Zustand, bei dem kein Fluidfluss innerhalb des Thermo-Typ Flusssensors auftritt, die Spitzenposition der Temperaturverteilung auf dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4C stromabwärts verschoben.
  • Selbst wenn der Temperaturmesswiderstand 14 innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4C an dessen Mittenabschnitt angeordnet ist, wird somit der Temperaturmesswiderstand 14 effektiv an einer Stelle stromaufwärts von der Spitzenposition der Temperaturverteilung auf dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4C angeordnet, was bedeutet, dass im wesentlichen keine Einschränkung auf die Position oder Anordnung des Temperaturmesswiderstands 14 auferlegt wird. Durch Ändern der Temperaturverteilung gemäß der Musterdicken t1 und t2 des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters kann zusätzlich der Thermo-Typ Flusssensor mit gewünschten Flussraten-Erfassungscharakteristiken realisiert werden.
  • Ausführungsform 4
  • Für den Fall der Thermo-Typ Flusssensoren gemäß der zweiten und dritten Ausführungsformen der voranstehend beschriebenen Erfindung wird der Widerstandswert des Bereichs oder des Abschnitts des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters stromabwärts von dem Temperaturmesswiderstand größer als dasjenige des stromaufwärtsseitigen Abschnitts eingestellt, im Hinblick auf eine Verschiebung der Spitzenposition der Verteilung der Wärmetemperatur stromabwärts gesehen in der Fluidflussrichtung. Es sei jedoch erwähnt, dass im wesentlichen der gleiche Effekt erreicht werden kann, indem die Position des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters relativ zu der Membran 13A verschoben wird.
  • Nachstehend wird der Thermo-Typ Flusssensor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der die Position des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters relativ zu der Membran 13A verschoben ist.
  • 14 ist eine Aufsicht, die eine Flussraten-Erfassungseinrichtung 18D zeigt, die in dem Thermo-Typ Flusssensor gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18D in einem Zustand gezeigt ist, bei dem der Schutzfilm 3 entfernt ist, und 15 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht dieser Einrichtung entlang einer Linie E-E in 14 ist.
  • Bezug nehmend auf die 14 und 15 ist der Temperaturmesswiderstand 14 innerhalb eines Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4D an dessen Mittenabschnitt angeordnet, wie für den Fall des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der zweiten Ausführungsform, die voranstehend unter Bezugnahme auf die 12 und 13 beschrieben wurde.
  • Andererseits ist das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4D angeordnet, wobei es stromaufwärts von dem Mittenabschnitt der Membran 13A verschoben ist.
  • Durch Verschieben der Position des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4D stromaufwärts relativ zu der Membran 13A wird der Abstand von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4D zu dem Substrat 1 in dem stromaufwärts liegenden Bereich im Vergleich mit dem Abstand in dem stromabwärts liegenden Bereich verkürzt.
  • Eine Wärme, die von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4D erzeugt wird, lässt sich somit in dem stromaufwärts liegenden Bereich des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4D einfacher an das Substrat 1 ohne einen Leitungsverlust leiten als in dem stromabwärts liegenden Bereich davon. Mit anderen Worten nimmt die Temperaturverteilung auf dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4D aufgrund der Wärmeerzeugung davon ein derartiges Profil an, dass die Temperatur in dem stromaufwärts liegenden Bereich niedrig wird.
  • Somit wird die Spitzenposition der Temperaturverteilung auf dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4D in dem Zustand, bei dem keine Fluidströmung existiert, in die stromabwärts liegende Richtung verschoben, was bedeutet, dass im wesentlichen keine Einschränkung auf die Position oder die Anordnung des Temperaturmesswiderstands 14 relativ zu der Fluidflussrichtung G wie für den Fall der voranstehend beschriebenen Thermo-Typ Flusssensoren auferlegt wird.
  • Weil ferner sich die Temperaturverteilung in Abhängigkeit von der Position des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4D ändern kann, können gewünschte Charakteristiken des Thermo-Typ Flusssensors realisiert werden.
  • Ausführungsform 5
  • Für den Fall der Flussraten-Erfassungseinrichtung des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist nur der Temperaturmesswiderstand 14 innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 an einer Position stromaufwärts von dem Mittenabschnitt davon angeordnet. Gemäß der Lehre der Erfindung, die in einer fünften Ausführungsform davon umgesetzt wird, wird vorgeschlagen, dass ein Blind- oder Dummymuster zusätzlich an einer Position stromabwärts von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 angeordnet ist, so dass das Blindmuster symmetrisch zu dem Temperaturmesswiderstand 14 im Hinblick auf eine Unterdrückung einer mechanischen Deformation, die unter dem Einfluss der Wärmeerzeugung auftreten kann, angeordnet ist.
  • Nachstehend wird ein Thermo-Typ Flusssensor gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der das Dummymuster symmetrisch zu dem Temperaturmesswiderstand 14 angeordnet ist.
  • 16 ist eine Aufsicht, die eine Flussraten-Erfassungseinrichtung 18E zeigt, die in dem Thermo-Typ Flusssensor gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei die Flussraten-Erfassungseinrichtung 18E in einem Zustand gezeigt ist, bei dem der Schutzfilm 3 entfernt ist, und 17 eine Seitenaufriss-Querschnittsansicht dieser Einrichtung entlang einer Schnittlinie F-F in 16 ist.
  • Bezug nehmend auf die 16 und 17 ist der Temperaturmesswiderstand 14 der Flussraten-Erfassungseinrichtung 18E an einer Position stromaufwärts von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 angeordnet, wie für den Fall des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der ersten Ausführungsform, der voranstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde.
  • Andererseits ist das Dummymuster 14E, welches nicht elektrisch mit Energie versorgt wird (d.h. an das kein Strom geführt wird) an einer symmetrischen Position relativ zu dem Temperaturmesswiderstand 14, gesehen entlang einer Ebene der Membran 14A angeordnet.
  • Nebenbei gesagt ist das Dummymuster 14E mit weder einem Zuleitungs- oder Leitermuster noch mit der Elektrode verbunden und ist innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 an einer stromabwärts liegenden Position davon angeordnet.
  • Im allgemeinen weist die Membran 13A Abschnitte oder Bereiche auf, an denen kein Muster existiert, wie in der Dickenrichtung der Membran und von Abschnitten oder Bereichen gesehen, an denen das Muster existiert. Demzufolge gibt es eine Möglichkeit, dass unter dem Einfluss der gerade erzeugten Wärme eine mechanische Deformation stattfinden kann.
  • Durch Bilden des Dummymusters 14E an einer Position symmetrisch zu dem Temperaturmesswiderstand 14 auf der Ebene der Membran 13A, wie in den 16 und 17 gezeigt, ist es jedoch möglich, die Deformation der Membran 13A zu unterdrücken, die ansonsten aufgrund der Differenz der inneren Spannung und der mechanischen oder thermischen Eigenschaft zwischen den Siliciumnitridfilmen, die den Basisfilm 2 und den Schutzfilm 3 bilden, und dem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm (z.B. dem Platinfilm), der das Muster bildet, auftreten könnte.
  • In dieser Weise kann eine Deformation der Membran 13A auf ein Minimum unterdrückt werden, während die Deformation symmetrisch und einfach gemacht werden kann, unabhängig von der Tatsache, ob der elektrische Strom an das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 geführt wird oder nicht, wodurch der Thermo-Typ Flusssensor realisiert werden kann, der eine verbesserte Reproduktivität und Zuverlässigkeit sicherstellt.
  • Da die mechanische Deformation, wenn sie auftritt, geometrisch symmetrisch gemacht wird (d.h. auf eine einfache deformierte Form reduziert wird), kann abgesehen davon die mechanische Spannung, die auf den einzelnen Filmen aufgrund der mechanischen Deformation auftritt, verringert werden, wodurch eine Auftrennung der Laminierung zwischen den Filmen in zuverlässiger Weise verhindert werden kann.
  • Während die mechanische Deformation unterdrückt wird, während sie geometrisch symmetrisch gemacht ist und weil eine Dispersion der Größe der Deformation, die auf das Zuführen eines elektrischen Stroms an das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster auftritt, unterdrückt wird, kann die Flussraten-Erfassungscharakteristik des Thermo-Typ Flusssensors 100 vereinheitlicht werden. Somit kann der Thermo-Typ Flusssensor gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung eine verbesserte Erfassungsgenauigkeit und eine verbesserte Zuverlässigkeit über eine verlängerte Verwendungsdauer sicherstellen.
  • Ausführungsform 6
  • Für den Fall des Thermo-Typ Flusssensors gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform der Erfindung wird die konstante Spannung Vcc, die in der Brückenschaltung 25 (siehe 5) angelegt wird, auf einen sehr kleinen Wert oder Pegel eingestellt, bei dem eine spontane Wärmeerzeugung des Temperaturmesswiderstands 14 nicht auftreten kann. Jedoch kann die konstante Spannung Vcc auf einen erforderlichen minimalen Pegel eingestellt werden, um zu ermöglichen, dass die spontane Wärmeerzeugung in dem Temperaturmesswiderstand 14 auftritt.
  • Insbesondere wird in der Steuerschaltung 15 die konstante Spannung Vcc (oder ein konstanter Strom) in der Brückenschaltung 25 auf einen Pegel eingestellt, bei dem eine spontane Wärmeerzeugung in dem Temperaturmesswiderstand 14 auftreten kann, wodurch der Temperaturmesswiderstand 14 auf eine notwendige minimale Temperatur (z.B. 50°C in einem Zustand, bei dem eine Fluidströmung stattfindet) erwärmt wird.
  • Aufgrund der spontanen Wärmeerzeugung des Temperaturmesswiderstands 14 kann in dieser Weise ein Wärmeverlust aufgrund einer Wärmeleitung an das Substrat 1 von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters 4 kompensiert werden, während das Verhältnis des Wärmetransfers durch die erzwungene Konvektion zu der Gesamtwärmemenge, die von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster 4 erzeugt wird, ansteigen kann, wodurch die Flussraten-Erfassungsempfindlichkeit des Thermo-Typ Flusssensors 100 verbessert werden kann.
  • Viele Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus einer ausführlichen Beschreibung und somit ist mit den beigefügten Ansprüchen beabsichtigt, sämtliche derartigen Merkmale und Vorteile des Systems abzudecken, die in den wahren Grundgedanken und den Umfang der Erfindung fallen. Da zahlreiche Modifikationen oder Kombinationen einem Durchschnittsfachmann leicht offensichtlich sind, ist ferner nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die exakte Konstruktion und den Betrieb, die voranstehend illustriert und beschrieben wurden, zu beschränken.
  • Obwohl in 5 gezeigt ist, dass die konstante Spannung Vcc an die Brückenschaltung 25 angelegt wird, kann beispielsweise ein konstanter Strom an die Brückenschaltung 25 zugeführt werden. In diesem Fall sollte zum Ermöglichen der spontanen Wärmeerzeugung des Temperaturmesswiderstands 14 der konstante Strom auf einen erforderlichen minimalen Pegel eingestellt werden.
  • Demzufolge kann auf sämtliche Modifikationen oder Äquivalente zurückgegriffen werden, die in den Grundgedanken und den Umfang der Erfindung fallen.

Claims (10)

  1. Thermo-Typ Flusssensor, umfassend: ein plattenartiges Substrat (1); einen Abschnitt (13A) mit einer geringen Wärmekapazität, der auf einer Oberfläche des Substrats (1) gebildet ist; ein Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) und einen Temperaturmesswiderstand (14), die auf dem Abschnitt (13A) mit der geringen Wärmekapazität angeordnet sind und jeweils aus einem wärmeempfindlichen Widerstandsfilm gebildet sind; eine Steuerschaltung (50) zum Anlegen einer konstanten Spannung (Vcc) an den Temperaturmesswiderstand (14), während ein Erwärmungsstrom (i) an das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) geführt wird, um dadurch ein Flussraten-Messsignal auszugeben, das auf Grundlage des Erwärmungsstroms (i) abgeleitet wird, wobei das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) und der Temperaturmesswiderstand (14) im wesentlichen in einer planaren Anordnung entlang einer Richtung (G) angeordnet sind, in der ein Fluid, das für die Messung vorgesehen ist, fließt, und wobei der Temperaturmesswiderstand (14) innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters (4) an einer Stelle stromaufwärts von einer Spitzenposition einer Temperaturverteilung angeordnet ist, die in der Flussrichtung (G) des Fluids unter der Wirkung von Wärme, die von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) erzeugt wird, auftritt.
  2. Thermo-Typ Flusssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturmesswiderstand (14) innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters (4) an einer Stelle stromaufwärts von einem Mittenabschnitt des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters (4) gesehen in der Flussrichtung (G) des Fluids angeordnet ist.
  3. Thermo-Typ Flusssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dummymuster (14E), welches im wesentlichen keine Rolle für die Messung der Flussrate spielt, an dem Abschnitt (13A) mit der niedrigen Wärmekapazität an einer Position im wesentlichen symmetrisch zu dem Temperaturmesswiderstand (14) angeordnet ist.
  4. Thermo-Typ Flusssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine derartige Anordnung angewendet wird, dass die Temperaturverteilung, die sich unter der Wirkung von Wärme, die von dem Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) erzeugt wird, auftritt, stromabwärts gesehen in der Fluidflussrichtung (G) verschoben ist.
  5. Thermo-Typ Flusssensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) so angeordnet ist, dass ein Abschnitt des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters (4), der sich stromabwärts gesehen in der Fluidflussrichtung (G) befindet, einen größeren Widerstandswert (RH) als derjenige eines Abschnitts des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters (4), der sich stromaufwärts gesehen in der Fluidflussrichtung (G) befindet, aufweist.
  6. Thermo-Typ Flusssensor nach Anspruch 5, wobei das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) aus dünn besiedelten und dicht besiedelten Abschnitten mit jeweils unterschiedlichen Musterstreifenbreiten gebildet ist, wobei der dicht besiedelte Abschnitt mit einer schmaleren Musterstreifenbreite als diejenige des stromaufwärtigen, dünn besiedelten Abschnitts stromabwärts von dem Temperaturmesswiderstand (14) gesehen in der Fluidflussrichtung (G) angeordnet ist.
  7. Thermo-Typ Flusssensor nach Anspruch 5, wobei das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) aus dicken und dünnen Abschnitten mit jeweils unterschiedlichen Musterdicken gebildet ist, wobei der dünne Abschnitt mit einer schmaleren Musterdicke als diejenige des stromaufwärtigen, dicken Abschnitts stromabwärts von dem Temperaturmesswiderstand (14) gesehen in der Fluidflussrichtung (G) angeordnet ist.
  8. Thermo-Typ Flusssensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeerzeugungs-Widerstandsmuster (4) an dem Abschnitt (13A) mit der niedrigen Wärmekapazität an einer Stelle stromaufwärts eines Mittenabschnitts des Abschnitts (13A) mit der niedrigen Wärmekapazität gesehen in der Fluidflussrichtung (G) angeordnet ist.
  9. Thermo-Typ Flusssensor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Temperaturmesswiderstand (14) innerhalb des Wärmeerzeugungs-Widerstandsmusters (4) an dessen Mittenabschnitt gesehen in der Fluidflussrichtung (G) angeordnet ist.
  10. Thermo-Typ Flusssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Spannung (Vcc), die an den Temperaturmesswiderstand (14) angelegt ist, auf einen minimalen Spannungswert eingestellt ist, bei dem der Temperaturmesswiderstand (14) spontan Wärme erzeugen kann.
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